Oura는 소비자와 연구자가 믿고 쓸 수 있는 도구를 만들기 위해 최선을 다합니다. 이런 맥락에서 Oura Ring의 온도 센서에 대한 내부 검증 연구를 진행했죠. 그 내용을 이번 블로그 포스팅에서 소개해 드릴게요.

연구 결과, Oura의 온도 센서는 1분마다 0.13°C만큼의 변화를 아주 정밀하게 측정할 수 있는 것으로 확인됐어요. Oura의 성능은 실험실 환경에서는 연구용 iButton과 >99%로 거의 완벽하게 일치하고, 실제 환경에서는 92%로 일치합니다.

Oura가 체온을 측정하는 방법

Oura는 손가락 아래쪽에서 바로 체온을 1분마다 측정해요. 이런 종류의 체온 데이터를 이용하면 정말 유용한 신호를 얻을 수 있죠.

많은 분이 체온을 잰다고 하면 혀나 겨드랑이 밑에 체온계를 두는 걸 떠올리지만, Oura는 체온을 해석하는 방식을 새롭게 바꾸는 과학적 흐름에 함께하고 있어요.

먼저, 체온을 1분마다 측정하면 더 많은 정보를 알 수 있어요. 심박수와 마찬가지로 체온도 몸이 내부 및 환경 변화에 적응하면서 계속 변해요. 구강 체온계로 체온을 재면(하루에 여러 번 재더라도) 내 체온의 일부만 알 수 있죠. 하지만 계속해서 측정하면 몸에서 일어나는 변화를 더 잘 파악할 수 있어요.

둘째, 피부 체온은 의미 있는 체온 변화를 포착해요. 우리 몸은 핵심 체온을 아주 좁은 범위 내로 유지해요. 피부(몸의 ‘외피’ 부분)로 열을 보내거나 받아서 조절하죠. 이 말은 입처럼 핵심 체온을 추정하는 부위에서 체온 변화를 측정하면 하루 동안 약 0.5~1°C 정도의 작은 변화만 볼 수 있다는 뜻이에요. 반면에 피부 체온은 하루 동안 ~15°C 이상 변해서, 분마다 그리고 시간마다 일어나는 미묘한 체온 변화를 잘 포착한답니다.

믿기 어려울 수도 있지만, 피부 체온이 이렇게 빠르고 크게 변하는 건 많은 정보를 알려줘요. 몸이 온종일 피부를 통해 열을 내보내며 핵심 체온 범위를 비교적 안정적으로 유지할 수 있도록 정교하게 조절하는 체온 조절 시스템을 반영하기 때문이죠. 우리 몸은 건강 상태, 성별, 잠을 자는지 기상 중인지 등에 따라 열을 조절하는 방식과 패턴이 달라져요.

연구자들은 이미 피부 체온을 활용해서 REM 식별1, 수면의 질2,3, 발열 감지4, 그리고 생리 주기 모니터링5,6 등 다양한 주제에 대한 이해를 넓혀가고 있어요.

또한, Oura Ring은 혁신적인 디자인 덕분에 높은 품질의 체온 데이터를 수집하는 데 특히 적합하답니다.

  • 정밀 센서: Oura Ring은 피부에서 정밀하게 측정하면서, 하드웨어 내부의 온도 변화를 반영할 수 있는 정교한 NTC 온도 센서를 탑재하고 있어요.
  • 형태적인 요소: 반지의 형태는 손가락을 감싸서 피부와 이상적인 정도로 접촉을 유지해요. 반면에 손목에 착용하는 센서는 피부와의 접촉이 자주 끊어져서 데이터 품질이 떨어질 수 있죠.7
  • 배터리 설계: Oura Ring은 배터리에 부담을 주지 않으면서도 여러 날 동안 높은 샘플링 속도로 계속 데이터를 수집할 수 있게 설계됐어요.

검증

Oura의 과학 팀은 직원, 데이터 과학자, 생리학자, 엔지니어로 구성된 태스크포스를 만들어 공개적으로 볼 수 있는 검증 결과를 빠르게 준비했어요. 팀은 일주일 동안 총 93,571개의 데이터 포인트를 모았죠.

태스크포스는 Oura의 성능을 평가하기 위한 연구용 도구로 iButton 센서를 선택했습니다.8 연구의 목표는 실험실 환경에서 Oura의 온도 센서를 검증하는 것뿐만 아니라, 더 복잡한 실제 환경에서도 Oura가 꾸준한 성능을 보여준다는 점을 확인하는 데 있었어요.

참고: 이번 검증에는 연구를 위해 낮 동안의 체온 데이터를 수집할 수 있도록 기능을 활성화했어요. 현재 Oura 앱에서는 낮 동안의 체온 측정값을 아직 확인할 수 없어요.

프로토콜은 다음과 같습니다.

  • 실험실 환경: Oura의 온도 센서를 순수하게 측정 도구로 평가하기 위해, Oura Ring을 손가락에 끼우지 않고 따로 분리해서 온도 조절된 물통 안에서 7개의 iButton과 비교해 테스트했어요. 피부 체온의 전체 생리적 범위를 아우를 수 있도록 설계된 정밀한 체온 변화율과 범위에서 링을 테스트했죠. 극도로 낮은 체온(남극의 Oura 데이터에서 확인된 9°C)부터, 매우 높은 체온(사람이 열이 날 때 견딜 수 있는 최대치인 45°C를 약간 넘는 수준)까지 모두 포함해서요.
  • 실제 환경: 16명이 1주일 동안 Oura Ring을 착용하고, 손가락, 손목, 팔, 복부, 옷에 5개의 iButton 센서를 24시간 내내 착용했어요.

결과

데이터를 분석해보니 Oura의 온도 센서가 다음과 같다는 점이 확인됐어요.

  • 실험실 환경에서는 연구용 기기와 비슷한 성능을 보여줘요.
  • 실제 환경에서도 정밀하게 측정해요.
  • 환경 변화보다도 몸의 생리적 변화를 반영해요.

아래에서 이런 결과를 함께 살펴볼 수 있어요.

Oura의 온도 센서는 실험실 환경에서 연구용 기기 수준의 성능을 보여주었습니다.

연구 결과, Oura Ring의 체온 측정값은 연구 표준 iButton 성능(r² >0.99)과 일치했고, 0.13°C만큼 정밀하게 변화를 측정했으며, 0.36°C 이내로 정확했어요.

Oura의 온도 센서는 실제 환경에서도 높은 정확도와 정밀도를 유지해요.

Oura의 온도 센서를 “실제 환경에서” 평가하기 위해 16명이 같은 손가락에 iButton과 Oura Ring을 일주일 동안 함께 착용해서 실제 데이터를 수집했어요. 실험군의 데이터를 통해 운동, 샤워, 요리, 일 등 다양한 일상 이벤트 전반에 걸쳐 Oura가 iButton과 계속해서 높은 성능 일치를 보였다는 것을 확인할 수 있었죠(r² >0.92).

아래는 실험에서 두 사람이 손가락에 착용한 Oura와 iButton이 이틀 동안 얼마나 비슷하게 측정되는지 보여줘요.

Oura의 손가락 체온은 환경이 아니라 신체의 상태를 반영해요.

손가락은 몸의 피부(즉, “껍질”)에 속하고, 몸의 중심부는 아니에요. 그래서 입처럼 중심 체온에 가까운 부위보다 훨씬 더 빠르고 크게 체온이 변하곤 하죠. 하지만 어떤 분은 피부에서 측정한 체온이 신체가 아니라 주변 환경의 변화를 반영할 수 있다고 걱정해요.

실제로 피부 체온의 변화는 환경 온도와는 별개로, 신체가 주변 환경에 어떻게 반응하는지에 대한 의미 있는 정보를 알려준답니다.

예를 들어, 눈사람을 만들려고 손을 눈 속에 넣는다고 상상해 보세요. 손 전체를 눈 속에 넣어도 손가락이 손목보다 더 차갑게 느껴지겠죠. 환경이 신체의 체온에 영향을 주기도 하지만, 손가락은 단순히 눈의 온도를 측정하는 게 아니에요. 손가락, 손목, 그리고 신체의 바깥 부분에서 혈류가 어떻게 변하는지에 따라 신체 내부에서 발생하는 변화를 반영하죠. 이렇게 해서 신체는 중심이 되는 체온을 적절히 유지할 수 있어요.

손가락 체온이 고유한 생리적 변화를 포착하는지 확인하기 위해, 팀은 손가락에 착용한 iButton 센서와 참가자들이 하루를 보내는 동안 주변 환경을 측정한 ‘환경 센서’의 차이를 분석했어요.

결과를 보면 Oura Ring과 손가락 iButton의 측정값이 92%(r²=0.92)로 일치해요. 하지만 손가락에서 측정한 체온 정보는 환경 온도와 거의 상관이 없고, 상관계수는 0.1%(r²=0.001)였죠.

우리 환경은 뇌가 어떻게 체온을 조절할지 결정하는 데 도움을 주지만, 환경만으로 손가락 체온이 바로 결정되는 건 아니에요. 이렇게 해서 Oura의 체온이 주변 환경이 아니라 바로 나 자신을 반영한다는 점에 더 큰 신뢰를 가질 수 있어요. 하루 중 시간, 스트레스 수준, 호르몬, 활동, 그리고 수면 등 다양한 요소가 이 특별한 신호에 함께 작용한답니다.

아래에서 Oura Ring의 체온과 이 사람들이 하루 동안 경험한 주변 환경 온도 사이의 뚜렷한 차이를 보여주는 두 가지 예시를 보여드릴게요.

다음에는 무엇이 있을까요?

Oura 팀은 소비자와 연구자가 건강에 대해 더 많이 알아갈 수 있도록 항상 제공하는 도구를 개선하고 있어요. Oura 체온 신호는 이미 실제로 발열 감지나 생리 주기 추적 같은 데에 유용하게 쓰이고 있죠.

지속해서 측정한 피부 체온 데이터는 우리 건강에 대한 인사이트를 제공합니다. 연구를 발전시킬 잠재력도 크고요. 새로운 패턴을 발견할 때마다 앞으로도 계속 연구를 공유해 드릴게요, 여러분과 함께 협력해 나갈 수 있길 바라요.

더 알아보기

 

참조

  1.  Henane, R., Buguet, A., Roussel, B. & Bittel, J. Variations in evaporation and body temperatures during sleep in man. J. Appl. Physiol. 42, 50–55 (1977).
  2. Weiss, N., Attali, V., Bouzbib, C. & Thabut, D. Altered distal-proximal temperature gradient as a possible explanation for sleep-wake disturbances in cirrhotic patients. Liver Int. Off. J. Int. Assoc. Study Liver 37, 1776–1779 (2017).
  3.  Garrido, M. et al. Abnormalities in the 24-hour rhythm of skin temperature in cirrhosis: Sleep-wake and general clinical implications. Liver Int. Off. J. Int. Assoc. Study Liver 37, 1833–1842 (2017).
  4.  [Preprint] Smarr, B., Aschbacher, K., Fisher, S. M., Chowdhary, A., Dilchert, S., Puldon, K., … & Mason, A. E. (2020). Feasibility of continuous fever monitoring using wearable devices.
  5. Maijala, A., Kinnunen, H., Koskimäki, H., Jämsä, T. & Kangas, M. Nocturnal finger skin temperature in menstrual cycle tracking: ambulatory pilot study using a wearable Oura Ring. BMC Womens Health 19, 150 (2019).
  6.  [Preprint] Grant, A. D., Newman, M. & Kriegsfeld, L. J. Ultradian Rhythms in Heart Rate Variability and Distal Body Temperature Anticipate the Luteinizing Hormone Surge Onset. bioRxiv 2020.07.15.205450 (2020) doi:10.1101/2020.07.15.205450.
  7. [Preprint] Smarr, B., Aschbacher, K., Fisher, S. M., Chowdhary, A., Dilchert, S., Puldon, K., … & Mason, A. E. (2020). Feasibility of continuous fever monitoring using wearable devices.[Preprint] Grant, A. D., Newman, M. & Kriegsfeld, L. J. Ultradian Rhythms in Heart Rate Variability and Distal Body Temperature Anticipate the Luteinizing Hormone Surge Onset. bioRxiv 2020.07.15.205450 (2020) doi:10.1101/2020.07.15.205450.
  8. Hasselberg MJ, McMahon J, Parker K. The validity, reliability, and utility of the iButton® for measurement of body temperature circadian rhythms in sleep/wake research. Sleep Med. 2013;14(1):5-11. doi:10.1016/j.sleep.2010.12.011Used in 92+ Studies in Pubmed as of 9.17.20. (link)